Question

19．某同學欲自制一臺電子秤，通過查閱資料發現電子秤的主要部件為一個壓敏電阻（阻值隨壓力的增大而變小）．請你用下列器材幫助該同學完成設計：
A．電流表A₁：量程0～0.6A，內阻0.125Ω；
B．電流表A₂：量程0～3.0A，內阻0.025Ω；
C．滑動變阻器R₁：最大阻值100Ω；
D．滑動變阻器R₂：最大阻值10Ω；
E．直流電源：電動勢約4.5V，內阻很小；
F．開關、導線及砝碼若干．
（1）應該選用的電流表是A，滑動變阻器是D．（填寫器材前字母的代號）
（2）請根據所選器材在圖甲方框中設計一個電路，要求壓敏電阻兩端電壓調節范圍盡可能大．
（3）具體的測量步驟如下：
②保持滑片位置不動，在壓敏電阻上放一砝碼，讀出此時電流表的示數；
③不斷增加砝碼個數，分別讀出電流表對應的電流值；
④建立I-m坐標系，根據記錄數據進行描點，得到該壓敏電阻的m-I圖線如圖乙所示；若用該電子秤測量物體的質量時，電流表的示數為0.45A，則該物體的質量為2.5kg（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）應根據通過電子秤的最大電流來選擇電流表量程，通過估算電路中需要的最大電阻來選擇變阻器；
（2）應根據實驗要求電壓調節范圍盡可能大可知變阻器應采用分壓式接法；
（3）的關鍵是明確變阻器的輸出電壓不變，然后讀出不同質量時對應的電流，然后畫出質量與電流的圖象即可求解．

解答 解：（1）由圖可知通過電子秤的最大電流為0.6 A，所以電流表應選擇A，即A₁；
由于實驗要求壓敏電阻兩端電壓調節范圍盡可能大，所以變阻器應采用分壓式接法，同時，為提高滑動變阻器的效率，要選擇電阻值較小的滑動變阻器，所以應選擇D，即R₂．
（2）又壓敏電阻應與電流表串聯，電路圖圖如圖所示：
（3）根據題意，變阻器的輸出電壓保持不變，測量步驟應為：
①調節滑動變阻器，使通過壓敏電阻的電流為某一數值${I}_{0}^{\;}$；
②保持滑片位置不動，在壓敏電阻上方放一砝碼，讀出此時電流表的示數；
③不斷增加砝碼個數，分別讀出電流表對應的電流值；
④建立m-I坐標系，根據記錄數據進行描點，用平滑的曲線連接，讓盡可能多的點落在這條曲線上；
⑤根據物體放在壓敏電阻上所對應的電流值，對應圖象讀出該物體的質量．
故答案為：（1）A₁，R₁；（2）如圖；
（3）根據物體放在壓敏電阻上所對應的電流值，對應圖象讀出該物體的質量為2.5kg．
故答案為：（1）A，D；（2）如圖；（3）2.5

點評 應明確：①選擇電流表時，通過電流表的最小電流應在量程的$\frac{1}{3}$以上；②應根據電路中需要的最大電阻來選擇變阻器；③變阻器采用分壓式接法時，若變阻器的全電阻遠小于待測電阻，則滑片不變時，變阻器的輸出電壓基本不變．